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安徽東霖自動(dòng)化儀表成套有限公司 WZ-L-IHG1氧量分析儀氧化鋯氧量分析儀（Zirconia Oxygen Analyzer）,，又稱氧化鋯氧分析儀,、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計(jì),、氧化鋯氧量表,，主要用于測(cè)量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì),，這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值,。 將此分析儀應(yīng)用于燃燒監(jiān)視與控制，將有助于充分燃燒,，減少CO2,、SOx及NOx的排放，從而為防止變暖及空氣污染做出貢獻(xiàn),。同時(shí),，氧化鋯氧量分析儀還可用于氣氛控制，精確控制工藝生產(chǎn)過(guò)程,；采用兩只探頭測(cè)出干氧,、濕氧可以換算出水分含量。

WZ-L-IHG1氧量分析儀氧化鋯氧量分析儀廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的燃燒監(jiān)視與控制過(guò)程,，并且?guī)椭餍袠I(yè)領(lǐng)域取得了相當(dāng)可觀的節(jié)能效果,。應(yīng)用領(lǐng)域包括能耗行業(yè)，如鋼鐵業(yè),、電子電力業(yè),、石油化工業(yè)、制陶業(yè),、造紙業(yè),、食品業(yè)、紡織品業(yè),，還包括各種燃燒設(shè)備,，如焚燒爐、中小型鍋爐等,。

氧含量監(jiān)測(cè)

隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的逐漸提高,，眾多大中型企業(yè)如鋼鐵冶金,、石油化工,、火力發(fā)電廠等，已將提高燃燒效率,、降低能源消耗,、降低污染物排放、保護(hù)環(huán)境等作為提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的重要途徑,。鋼鐵行業(yè)的軋鋼加熱爐,、電力行業(yè)的鍋爐等燃燒裝置和熱工設(shè)備，是各行業(yè)的能源消耗大戶,。因此,，如何測(cè)量和提高燃燒裝置的燃燒效率、確定*燃燒點(diǎn)，是十分令人關(guān)心的,。

*燃燒點(diǎn)

供給加熱爐,、鍋爐等加熱設(shè)備的燃料燃燒熱并不是全部被利用了。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例,，有效熱是為了使物料加熱或熔化（以及工藝過(guò)程的進(jìn)行）所必須傳入的熱量,，爐子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。當(dāng)鼓風(fēng)量過(guò)大時(shí)（即空燃比α偏大）,，雖然能使燃料充分燃燒,，但煙氣中過(guò)剩空氣量偏大,，表現(xiàn)為煙氣中O2含量高,，過(guò)剩空氣帶走的熱損失Q1值增大,，導(dǎo)致熱效率η偏低,。與此同時(shí)，過(guò)量的氧氣會(huì)與燃料中的S,、煙氣中的N2反應(yīng)生成SO2,、NOX等有害物質(zhì)。而對(duì)于軋鋼加熱爐,，煙氣中氧含量過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致鋼坯氧化鐵皮增厚,，增加氧化燒損。

當(dāng)鼓風(fēng)量偏低時(shí)（即空燃比α減?。?，表現(xiàn)為煙氣中O2含量低，CO含量高,，雖說(shuō)排煙熱損失小,，但燃料沒(méi)有*燃燒，熱損失Q2增大,，熱效率η也將降低,。另外，煙囪也會(huì)冒黑煙而污染環(huán)境,。

所謂提高燃燒效率,，就是要適量的燃料與適量的空氣組成*比例進(jìn)行燃燒。熱效率與煙氣中的CO,、O2,、CO2含量以及排煙溫度、供熱負(fù)荷,、霧化條件等因素有關(guān),。因此，可通過(guò)測(cè)量并控制煙道氣體中CO、O2,、CO2的含量來(lái)調(diào)節(jié)空氣消耗系數(shù)λ,，來(lái)達(dá)到zui高燃燒效率。

燃燒效率控制由來(lái)已久,，上世紀(jì)60年代,，曾廣泛采用CO2分析儀監(jiān)測(cè)煙道氣體中CO2含量來(lái)控制空氣消耗系數(shù)λ以達(dá)到*，但CO2含量受燃料品種影響較大,。70年代后,，逐漸采用煙氣中O2含量或O2含量和CO含量相結(jié)合的方法來(lái)控制燃燒效率。

提高燃燒效率zui直接的方法就是使用煙氣分析儀器（如煙氣分析儀,、燃燒效率測(cè)定儀,、氧化鋯氧含量檢測(cè)儀）連續(xù)監(jiān)測(cè)煙道氣體成分，分析煙氣中O2含量和CO含量,，調(diào)節(jié)助燃空氣和燃料的流量,，確定*的空氣消耗系數(shù)。

測(cè)量煙氣中含氧量的儀表稱為氧分析儀（氧量計(jì)）,。常用的氧分析儀主要有熱磁式和氧化鋯式兩種,。

熱磁式

其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來(lái)測(cè)定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體（氣體能被磁場(chǎng)所吸引的稱為順磁性氣體）,，在不均勻磁場(chǎng)中受到吸引而流向磁場(chǎng)較強(qiáng)處,。在該處設(shè)有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁化率下降,，因而磁場(chǎng)吸引力減小,，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場(chǎng)，由此造成"熱磁對(duì)流"或"磁風(fēng)"現(xiàn)象,。在一定的氣樣壓力,、溫度和流量下，通過(guò)測(cè)量磁風(fēng)大小就可測(cè)得氣樣中氧氣含量,。由于熱敏元件（鉑絲）既作為不平衡電橋的兩個(gè)橋臂電阻,，又作為加熱電阻絲，在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度,，即進(jìn)氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度,。不平衡電橋?qū)㈦S著氣樣中氧氣含量的不同,，輸出相應(yīng)的電壓值,。

熱磁式氧分析儀雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn),，但由于其反應(yīng)速度慢,、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)，已逐漸被氧化鋯氧分析儀所取代,。

傳感器式

氧化鋯（ZrO2）是一種陶瓷,，一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體。在常溫下為單斜晶體,，當(dāng)溫度升高到1150℃時(shí),，晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w，同時(shí)約有7%的體積收縮,；當(dāng)溫度降低時(shí),，又變?yōu)閱涡本w。若反復(fù)加熱與冷卻,，ZrO2就會(huì)破裂,。因此，純凈的ZrO2不能用作測(cè)量元件,。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣（CaO）或氧化釔（Y2O3）作穩(wěn)定劑,，再經(jīng)過(guò)高溫焙燒，則變?yōu)榉€(wěn)定的氧化鋯材料,，這時(shí),，四價(jià)的鋯被二價(jià)的鈣或三價(jià)的釔置換，同時(shí)產(chǎn)生氧離子空穴,，所以ZrO2屬于陰離子固體電解質(zhì),。ZrO2主要通過(guò)空穴的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電，當(dāng)溫度達(dá)到600℃以上時(shí),，ZrO2就變?yōu)榱己玫难蹼x子導(dǎo)體,。 在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個(gè)鉑電極，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí),，氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移,，結(jié)果使氧分壓高的一側(cè)鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電,，因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì),。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差（氧濃差）有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知（如空氣中氧氣含量為常數(shù)）,，則另一側(cè)氧氣含量（如煙氣中氧氣含量）就可用氧濃差電勢(shì)表示,，測(cè)出氧濃差電勢(shì)，便可知道煙氣中氧氣含量,。

氧化鋯氧分析儀具有結(jié)構(gòu)和采樣預(yù)處理系統(tǒng)較簡(jiǎn)單,、靈敏度和分辨率高、測(cè)量范圍寬,、響應(yīng)速度較快等優(yōu)點(diǎn),。

煙氣分析儀器應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,，例如：

熱電廠循環(huán)流化床鍋爐用于燃燒控制室的煙道氣體監(jiān)測(cè)； 鋼鐵廠軋鋼加熱爐用于解決降低氧化燒損或脫碳層厚度時(shí)的爐氣氣氛檢測(cè),； 全氫熱處理爐用于檢測(cè)輻射管是否燒穿漏氣,； 研制新型燃燒器（蓄熱式、低NOX式,、輻射管式）時(shí)用于燃燒器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)研究,； 汽車尾氣排放檢測(cè)；食品行業(yè)水分測(cè)定,； 其他工業(yè)窯爐及垃圾焚燒爐煙氣監(jiān)測(cè),。

主要特點(diǎn)

編輯

1、傳感器氧化鋯鋯頭采用高溫陶瓷焊接技術(shù),，避免了熱應(yīng)力破壞,。

2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼（1Cr18Ni9Ti)護(hù)套,，具有的 耐磨及耐蝕性,。

3、直插式：無(wú)需取樣系統(tǒng),，響應(yīng)快,，有效的降低煙氣中灰份堵塞。

4,、熱擴(kuò)散參比：無(wú)需專門的參比空氣泵,，使用維護(hù)簡(jiǎn)單。

5,、雙參數(shù)設(shè)計(jì)：克服國(guó)產(chǎn)氧化鋯性能離散性,，測(cè)量準(zhǔn)確，延長(zhǎng)使用壽命,。

6,、工況在線校準(zhǔn)：準(zhǔn)確可靠，單標(biāo)氣在線校準(zhǔn)方便,，工況點(diǎn)可直接標(biāo)定,，測(cè)量精準(zhǔn)。

7,、熱惰性保護(hù)：安裝方便,，可熱安裝，對(duì)停啟爐適應(yīng)性強(qiáng),。

8,、元件可拆：元件更換方便，便于維修,，降低使用成本,。

9、多功能顯示：氧含量(%),； 氧電勢(shì),；溫度，本底電勢(shì)參數(shù)數(shù)顯直觀方便

10,、雙量程：同時(shí)具有0-10% 和0-20.6%雙量程,，測(cè)量范圍廣。

11,、雙輸出：同時(shí)具有開關(guān)量節(jié)點(diǎn)輸出和4-20mA兩檔輸出,。

12、負(fù)載大：750歐/4-20mA,便于遠(yuǎn)程安裝,。

13,、本底電勢(shì)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍寬,，可隨時(shí)檢查元件老化等參數(shù),。

14、全浮式設(shè)計(jì)：共模輸入,，抗電場(chǎng)干擾性強(qiáng),，無(wú)需地線，安裝方便,。

15,、產(chǎn)品系列化適應(yīng)性強(qiáng)：可適用于燃?xì)狻⑷加?、燃煤各種爐型,。測(cè)量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號(hào)。

氧化鋯氧分析儀的故障現(xiàn)象和處理方法

氧化鋯氧分析儀的故障現(xiàn)象和處理方法

一,、故障現(xiàn)象 儀表示值偏低,。

原因1：樣氣中可能存在可燃?xì)怏w。氧化鋯固體電解質(zhì)工作在600~850度高溫下,，如果樣氣中存在碳?xì)浠衔锏瓤扇冀M分,，將發(fā)生燃燒反應(yīng)而耗氧，故導(dǎo)致儀表示值偏低,。

處理方法：抽樣檢查樣氣,，如果樣氣中的確有可燃?xì)怏w存在，則應(yīng)調(diào)整工況除去可燃?xì)怏w,，或者在樣氣中加裝凈化器除去可燃?xì)怏w組分,。

原因2：探頭過(guò)濾器堵塞、氣阻增大,，影響被測(cè)氣體中氧分子的擴(kuò)散速度,。

處理方法：反向吹掃,、清洗過(guò)濾器，如果不能疏通,，則更換過(guò)濾器,。

原因3：爐溫過(guò)高。

處理方法：檢查校正爐溫,。

原因4：量程電勢(shì)偏高,。

處理方法：利用給定電勢(shì)差校正量程電勢(shì)。

二,、故障現(xiàn)象 儀表示值偏高

原因1：鋯管破裂漏氣,。

處理方法：檢查更換鋯管。

原因2：鋯管產(chǎn)生小裂紋,，導(dǎo)致電極部分短路滲透,。

處理方法：檢查更換。

原因3：鋯管老化,。

處理方法：測(cè)量鋯管內(nèi)阻,，方法是在儀表規(guī)定的工作溫度下，用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)兩電極引線間的阻值,，一支新的鋯管內(nèi)阻應(yīng)小于50歐姆,，如果鋯管內(nèi)阻大于100歐姆時(shí)，可適當(dāng)提高爐溫繼續(xù)使用,。若儀表誤差過(guò)大,，超出允許誤差范圍時(shí)，應(yīng)更換鋯管,。

原因4：爐溫過(guò)低,，造成鋯管內(nèi)阻過(guò)高。

處理方法：檢查校正爐溫,。

三,、故障現(xiàn)象 儀表無(wú)指示。

原因1：電爐未加熱,。

處理方法：檢查溫度控制電路的加熱器,、熱電耦等，找出電爐不加熱的原因,，處理之,。

原因2：信號(hào)輸出回路開路。

處理方法：檢查輸出回路接線,，確保接觸良好,。

原因3：鋯管多孔鉑電極斷路。

處理方法：用數(shù)字萬(wàn)用表檢查鋯管內(nèi)阻,，在儀表規(guī)定的工作溫度下,，如果鋯管兩電極引線間的阻值大于100歐姆,，則應(yīng)更換鋯管。

四,、故障現(xiàn)象 儀表無(wú)論置于任何一檔,，示值均指示滿量程。

原因1：電極信號(hào)接反,。

處理方法：正確連接,。

原因2：鋯管電極脫落,，或經(jīng)長(zhǎng)期使用后鉑電極蒸發(fā),。

處理方法：檢查鋯管兩極間電阻，如果超過(guò)100歐姆,，則應(yīng)更換鋯管,。

五、故障現(xiàn)象 表頭指針抖動(dòng),。

原因1：放大器放大倍數(shù)過(guò)高,。

處理方法：檢修放大器，調(diào)整放大倍數(shù),。

原因2：接線接觸不良,。

處理方法：檢查并緊固接線端子。

原因3：插接件接觸不良,。

處理方法：清洗插接件,。

六、故障現(xiàn)象 輸出信號(hào)波動(dòng)大

原因1：取樣點(diǎn)位置不合適,。

處理方法：和工藝配合檢查,、更改取樣點(diǎn)位置。

原因2：燃燒系統(tǒng)不穩(wěn)定,，超負(fù)荷運(yùn)行或有明火沖擊鋯管,，氣樣流量變化大。

處理方法：和工藝配合檢查,，調(diào)整工藝參數(shù),，檢查、更換氣路閥件,。

原因3：樣氣帶水并在鋯管中汽化,。

處理方法：檢查樣氣有無(wú)冷凝水或水霧，鋯管出口稍向下傾斜改進(jìn)樣氣預(yù)處理系統(tǒng),。

工作原理

編輯

氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯,，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端,。為了使電池保持額定的工作溫度,，在傳感器中設(shè)置了加熱器,。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭,、氧檢測(cè)器),、氧分析儀（又稱變送器、變送單元,、轉(zhuǎn)換器,、分析儀）以及它們之間的連接電纜等組成。ROYTEC 型系列推薦,。 [

主要原理

編輯

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器,，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個(gè)探頭的頂端,。

氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體,。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是良好的氧離子導(dǎo)體,。因其這一特性,，在一定高溫下，當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí),，它便是一個(gè)典型的氧濃差電池,，在此電池中，空氣是參比氣,，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極,。在實(shí)際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極,，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極,，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）時(shí)，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子,，發(fā)生如下電極反應(yīng)：

O（P0）+4e-→2O-2

氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊,，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)：

2O-2 →O（P0）+4e-

由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊,，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后,，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢(shì)信號(hào)E,該電勢(shì)信號(hào)符合"能斯特"方程：

E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù),，T是鋯管溫度（K）, P0是空氣氧含量（20.6%O2）, P 是煙氣含量,。由（1） 式可見(jiàn)，在一定的高溫條件下（一般）600℃）,，一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出,，在理想狀態(tài)下，其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下,，當(dāng)被測(cè)煙氣與參比氣濃度一樣時(shí),， 其輸出電勢(shì)E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場(chǎng)情況均不是理想狀態(tài),。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的,。實(shí)際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢(shì)為理論值和本底電勢(shì)的和,，我們稱為無(wú)濃差條件下鋯管輸出的電勢(shì)值為本底電勢(shì)或稱為零位電勢(shì),， 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值， 并且隨鋯管使用期延長(zhǎng)而變化,。 因此,， 如不對(duì)此情況處理，會(huì)嚴(yán)重影響整套測(cè)氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命,。

編輯

* 測(cè)量對(duì)象：各種工業(yè)爐窯煙氣,，混合氣體濃度

* 測(cè)量元件：氧化鋯管

1,、測(cè)氧范圍：0—20.6%O2或0--10%

2,、儀器精度：系統(tǒng)測(cè)氧基本誤差≤±2%滿量程值

3、變送器精度：1.0級(jí)（≤1.0%滿量程值）

4,、溫控精度：恒溫點(diǎn)的700±1℃

5,、響應(yīng)時(shí)間：≤3秒（達(dá)到90%的響應(yīng)）

6、報(bào)警輸出：上,、下限節(jié)點(diǎn)輸出,，可選“常開”或“常閉”點(diǎn)

7、模擬量輸出信號(hào)：4—20 mA ADC（負(fù)載0Ω—750Ω）對(duì)應(yīng)氧量0—10%O2或者0—20.6%O2

8,、本底修正范圍：-20 mV—+20 mV

9,、數(shù)顯形式：LED四位數(shù)碼管顯示

10、電源：AC220V±15%

11,、功耗：<6W（不包括加熱功率）

12,、加熱功率：約50W（平均值）可提供150W輸出功率

13、環(huán)境條件：溫度-20℃—60℃

相對(duì)濕度<90%

14,、檢測(cè)器約10Kg,，轉(zhuǎn)換器約5Kg

15、標(biāo)定方式：叁參數(shù)標(biāo)定,?？諝恻c(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)氣點(diǎn),、工況點(diǎn),。